電子科學(xué)與技術(shù)

專業(yè)介紹幻燈片由物理系張春光制作21世紀，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速開展，人類歷史即將進入一個嶄新的時代──信息時代。其鮮明的時代特征是，支撐這個時代的諸如能源、交通、材料和信息等根底產(chǎn)業(yè)均將得到高度開展，并能充分滿足社會開展及人民生活的多方面需求。信息科學(xué)的根底是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)，它們同屬于教育部本科專業(yè)目錄中的一級學(xué)科“電子科學(xué)與技術(shù)〞。學(xué)科：工學(xué)門類：電氣信息類專業(yè)名稱：電子科學(xué)與技術(shù)業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標：本專業(yè)培養(yǎng)具備物理電子、光電子與微電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)寬廣理論根底、實驗?zāi)芰蛯I(yè)知識，能在該領(lǐng)域內(nèi)從事各種電子材料、元器件、集成電路、乃至集成電子系統(tǒng)和光電子系統(tǒng)的設(shè)計、制造和相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究、開發(fā)等方面工作的高級工程技術(shù)人才。業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求：本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、根底物理、物理電子、光電子、微電子學(xué)領(lǐng)域的根本理論和根本知識，受到相關(guān)的信息電子實驗技術(shù)、計算機技術(shù)等方面的根本訓(xùn)練，掌握各種電子材料、工藝、零件及系統(tǒng)的設(shè)計、研究與開發(fā)的根本能力。畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識和能力：1．具有堅實的自然科學(xué)根底，較好的人文社會科學(xué)根底，并熟練掌握一門外語；2．系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域必需的較寬的技術(shù)根底理論；3．具有較強的本專業(yè)領(lǐng)域的實驗?zāi)芰?，計算機輔助設(shè)計與測試能力和工程實踐能力；4．了解本專業(yè)領(lǐng)域的理論前沿和開展動態(tài)；5．掌握文獻檢索、資料查詢的根本方法，具有一定的科學(xué)研究和實際工作能力。主干學(xué)科：電子科學(xué)與技術(shù)主要課程：電子線路、計算機語言、微型計算機原理、電動力學(xué)、量子力學(xué)、理論物理、固體物理、半導(dǎo)體物理、物理電子與電子學(xué)以及微電子學(xué)等方面的專業(yè)課程。主要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)：包括電子工藝實習(xí)、電子線路實驗、計算機語言和算法實踐、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等。一般安排20周。本科專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)。該專業(yè)以電子器件及其系統(tǒng)應(yīng)用為核心，重視器件與系統(tǒng)的交叉與融合，面向微電子、光電子、光通信、高清晰度顯示產(chǎn)業(yè)等國民經(jīng)濟開展需求，培養(yǎng)在通信、電子系統(tǒng)、計算機、自動控制、電子材料與器件等領(lǐng)域具有寬廣的適應(yīng)能力、扎實的理論根底、系統(tǒng)的專業(yè)知識、較強的實踐能力、具備創(chuàng)新意識的高級技術(shù)人才和管理人才，并掌握一定的人文社會科學(xué)及經(jīng)濟管理方面的根底知識，能從事這些領(lǐng)域的科學(xué)研究、工程設(shè)計及技術(shù)開發(fā)等方面工作。主修課程。學(xué)生主要修學(xué)內(nèi)容：電路根底、計算機結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計、電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科概論、信號與系統(tǒng)、電子電路根底、微機系統(tǒng)與接口、電磁場理論、固體物理根底、半導(dǎo)體物理、現(xiàn)代光學(xué)根底、信息電子技術(shù)中的場與波、光電子物理根底、電子器件、VLSI設(shè)計根底、顯示技術(shù)、光電子技術(shù)、微波毫米波電子學(xué)、光纖通信、數(shù)字信號處理、半導(dǎo)體集成電路、嵌入式系統(tǒng)概論等。社會需求。由于信息時代的到來，據(jù)推測，在相當長的一段時間內(nèi)，此類人才仍將供不應(yīng)求。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)階段對于電子信息工程人才的需要量十分巨大，“電子信息工程〞的專業(yè)，對緩解當前該類人才的供需矛盾是非常必要的。電子信息工程專業(yè)人才已經(jīng)成為信息社會人才需求的熱點。電子信息產(chǎn)業(yè)是一項新興的高科技產(chǎn)業(yè)，被稱為朝陽產(chǎn)業(yè)。根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)局部析，“十五〞期間是我國電子信息產(chǎn)業(yè)開展的關(guān)鍵時期，預(yù)計電子信息產(chǎn)業(yè)仍將以高于經(jīng)濟增速兩倍左右的速度快速開展，產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。未來的開展重點是電子信息產(chǎn)品制造業(yè)、軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路等產(chǎn)業(yè)；新興通信業(yè)務(wù)如數(shù)據(jù)通信、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、信息效勞、短信等業(yè)務(wù)也將迅速擴展；值得關(guān)注的還有文化科技產(chǎn)業(yè)，如網(wǎng)絡(luò)游戲等。目前，信息技術(shù)支持人才需求中排除技術(shù)故障、設(shè)備和顧客效勞、硬件和軟件安裝以及配置更新和系統(tǒng)操作、監(jiān)視與維修等四類人才最為短缺。此外，電子商務(wù)和互動媒體、數(shù)據(jù)庫開發(fā)和軟件工程方面的需求量也非常大。前景。電子信息工程是一門應(yīng)用計算機等現(xiàn)代化技術(shù)進行電子信息控制和信息處理的學(xué)科，主要研究信息的獲取與處理，電子設(shè)備與信息系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用和集成。現(xiàn)在，電子信息工程已經(jīng)涵蓋了社會的諸多方面，像交換局里怎么處理各種信號，是怎樣傳遞我們的聲音甚至圖像的，我們周圍的網(wǎng)絡(luò)怎樣傳遞數(shù)據(jù)，甚至信息化時代軍隊的信息傳遞中如何保密等都要涉及電子信息工程的應(yīng)用技術(shù)。我們可以通過一些根底知識的學(xué)習(xí)認識這些東西，并能夠應(yīng)用更先進的技術(shù)進行新產(chǎn)品的研究和開發(fā)。電子信息工程專業(yè)主要是學(xué)習(xí)根本電路知識，并掌握用計算機等處理信息的方法。首先要有扎實的數(shù)學(xué)知識，對物理學(xué)的要求也很高，并且主要是電學(xué)方面；要學(xué)習(xí)許多電路知識、電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、計算機控制原理、通信原理等根本課程。學(xué)習(xí)電子信息工程自己還要動手設(shè)計、連接一些電路并結(jié)合計算機進行實驗，對動手操作和使用工具的要求也是比較高的。譬如自己連接傳感器的電路，用計算機設(shè)置小的通信系統(tǒng)，還會參觀一些大公司的電子和信息處理設(shè)備，理解信號、有線電視是如何傳輸?shù)牡?，并能有時機在老師指導(dǎo)下參與大的工程設(shè)計。學(xué)習(xí)電子信息工程，要喜歡鉆研思考，善于開動腦筋發(fā)現(xiàn)問題。開展簡史。半導(dǎo)體電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的前身是半導(dǎo)體專業(yè)和激光專業(yè)。1947年美國貝爾實驗室創(chuàng)造了晶體管，開創(chuàng)了固體電子技術(shù)時代。根據(jù)國外開展電子器件的進程，中國在1956年提出了“向科學(xué)進軍〞，將半導(dǎo)體技術(shù)列為重點開展的領(lǐng)域之一。同年，中科院應(yīng)用物理所首先舉辦了半導(dǎo)體器件短期培訓(xùn)班，請回國的半導(dǎo)體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導(dǎo)體理論、晶體管制造技術(shù)和半導(dǎo)體線路。由北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、吉林大學(xué)、廈門大學(xué)和南京大學(xué)五所大學(xué)聯(lián)合開辦了半導(dǎo)體物理專業(yè)；在工科院校，清華大學(xué)率先開辦了半導(dǎo)體專業(yè)。到了1970年前后，隨著對半導(dǎo)體器件需求量的增加，尤其是大型電子計算機對集成電路需求的推動，促進了國內(nèi)半導(dǎo)體工業(yè)的開展以及對專業(yè)人才的需求，全國很多高校都先后增加了半導(dǎo)體物理與器件專業(yè)。進入20世紀80年代，由于國內(nèi)半導(dǎo)體器件和集成電路生產(chǎn)還缺乏競爭力，受到進口元器件的沖擊，很多半導(dǎo)體器件廠下馬或轉(zhuǎn)產(chǎn)，市場不景氣導(dǎo)致了很多高校的半導(dǎo)體專業(yè)被迫取消，專業(yè)萎縮。進入20世紀90年代，由于微型計算機、通信、家電等信息產(chǎn)業(yè)的開展和普及，對集成電路芯片的需求量越來越大，此外幾場局部戰(zhàn)爭讓全世界接受了電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)的高科技戰(zhàn)爭的理念。微電子技術(shù)得到了前所未有的重視，半導(dǎo)體技術(shù)專業(yè)由此更名為微電子技術(shù)專業(yè)。為了在信息時代和高科技領(lǐng)域趕上國際先進水平，國家加大了對微電子技術(shù)行業(yè)的支持力度，并不斷吸引外資，市場對微電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生的需求不斷增加，從而迎來了微電子技術(shù)專業(yè)開展的新頂峰?，F(xiàn)狀與趨勢1.微電子技術(shù)相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)狀與開展趨勢微電子技術(shù)一般是指以集成電路技術(shù)為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實現(xiàn)電子系統(tǒng)功能新型技術(shù)學(xué)科，主要涉及研究集成電路的設(shè)計、制造、封裝相關(guān)的技術(shù)與工藝。由于實現(xiàn)信息化的網(wǎng)絡(luò)、計算機和各種電子設(shè)備的根底是集成電路，因此微電子技術(shù)是電子信息技術(shù)的核心技術(shù)和戰(zhàn)略性技術(shù)，是信息社會的基石。微電子技術(shù)相關(guān)行業(yè)主要是集成電路行業(yè)和半導(dǎo)體制造行業(yè)，它們既是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，又是投資密集型產(chǎn)業(yè)，是電子工業(yè)中的重工業(yè)。與集成電路應(yīng)用相關(guān)的主要行業(yè)有：計算機及其外設(shè)、家用電器及民用電子產(chǎn)品、通信器材、工業(yè)自動化設(shè)備、國防軍事、醫(yī)療儀器等。(1)國際概況微電子工業(yè)開展的主導(dǎo)國家是美國和日本，興旺國家和地區(qū)有韓國和西歐。從技術(shù)層面上考慮，集成電路制造技術(shù)的開展經(jīng)歷了6個階段：小規(guī)模集成電路〔SSI〕(1962年)、中規(guī)模集成電路〔MSI〕(1966年)、大規(guī)模集成電路〔LSI〕(1967年)、超大規(guī)模集成電路〔VLSI〕(1977年)、特大規(guī)模集成電路〔ULSI〕(1993年)和巨大規(guī)模集成電路〔GSI〕(1994年)。(2)國內(nèi)概況中國微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分為大陸和臺灣地區(qū)。中國臺灣地區(qū)，90年代半導(dǎo)體工業(yè)進入迅猛開展時期，1991—1997年間其工業(yè)規(guī)模年均增長率高達32%。已經(jīng)成為世界半導(dǎo)體制造中心和國際上主要的芯片供給地。特別是在半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)方面，其產(chǎn)量占全世界晶片產(chǎn)量的20%。中國內(nèi)地，集成電路起步于1965年。但在之后30年間開展緩慢，與世界興旺國家和地區(qū)的差距愈拉愈遠。到了“九五〞方案期間，國家加大投資,才拉開了新世紀中國內(nèi)地加速開展微電子產(chǎn)業(yè)的序幕。通過啟動“909工程〞，成功建成25條芯片制造線。中國集成電路市場持續(xù)快速增長。2003年中國集成電路產(chǎn)量為96.3億塊，產(chǎn)值到達1470億元，比2002年增長22.5%。巨大的市場吸引國際知名集成電路企業(yè)紛紛來華投資。1975年摩爾提出了關(guān)于集成電路集成度開展的“摩爾定律〞，這個定律說，集成度(即電路芯片的電子器件數(shù))每18個月翻一番，而價格保持不變甚至下降。幾十年的開展狀況根本上符合了這個定律。由此可見這一領(lǐng)域開展速度之快，競爭之劇烈。現(xiàn)代經(jīng)濟開展的數(shù)據(jù)說明，GDP每增長100元，需要10元左右電子工業(yè)產(chǎn)值和1～3元集成電路產(chǎn)值的支持。據(jù)美國半導(dǎo)體協(xié)會(SIA)預(yù)測，到2023年，集成電路全行業(yè)銷售額將到達1萬億美元，它將支持6萬億到8萬億美元的電子裝備、30萬億美元的電子信息效勞業(yè)和約50萬億美元GDP。2.光電子技術(shù)相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)狀與開展趨勢光電子技術(shù)涉及以下內(nèi)容：作為光子產(chǎn)生、控制的激光技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)；作為光子傳輸?shù)牟▽?dǎo)技術(shù)；作為光子探測和分析的光子檢測技術(shù)；光計算和信息處理技術(shù)；作為光子存儲信息的光存儲技術(shù)；光子顯示技術(shù)；利用光子加工與物質(zhì)相互作用的光子加工與光子生物技術(shù)。由以上技術(shù)形成的光電子行業(yè)的五大類產(chǎn)業(yè)格局：光電子材料與元件產(chǎn)業(yè)、光信息〔資訊〕產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)光學(xué)〔光學(xué)器材〕產(chǎn)業(yè)、光通信產(chǎn)業(yè)、激光器與激光應(yīng)用〔能量、醫(yī)療〕產(chǎn)業(yè)。(1)國際概況許多國家，特別是工業(yè)興旺國家，都在大力開展光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，雖然2000—2002年光通信領(lǐng)域出現(xiàn)較大滑坡，但是根據(jù)美國光電子行業(yè)協(xié)會〔OIDA〕的統(tǒng)計，全世界光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模已達1.5萬億美元。國外光電子產(chǎn)業(yè)主要在美國、日本和西歐，美國和日本的光電子產(chǎn)業(yè)開展現(xiàn)狀與趨勢具有代表性。美國將光電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域分為民用和軍用兩大類：民用包括計算、通信、娛樂、教育、電子商務(wù)、公共衛(wèi)生和交通運輸；軍用包括部隊指揮和控制系統(tǒng)、照相、雷達、飛行傳感器和光制導(dǎo)武器。光電子技術(shù)行業(yè)的主要產(chǎn)品包括：激光器、光盤、成像傳感器、光纖以及關(guān)鍵部位使用光電子元器件的所有儀器和系統(tǒng)。在北美〔美國和加拿大〕有大約15萬人從事光電子方面的工作，光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的稅收從1991年的40億美元增長到2003年的超過200億美元。(2)國內(nèi)概況中國光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀分為大陸和臺灣地區(qū)。近20多年來，隨著中國大陸的改革開放，使中國內(nèi)地的激光、光電子科學(xué)事業(yè)的開展立足創(chuàng)新、面向市場，取得了前所未有的進步。在多項國家級戰(zhàn)略性科技方案中，激光、光電子技術(shù)受到重視?！?63方案〞七大領(lǐng)域中有激光技術(shù)和光電子技術(shù)〔包括用于信息領(lǐng)域的激光技術(shù)〕,1995年又增列了“慣性約束聚變〞〔高功率激光及激光核聚變〕工程。國防預(yù)研光電技術(shù)作為跨部門工程正式立項。國家“六五〞和“七五〞攻關(guān)方案，激光、光電子技術(shù)被列為重大工程。(3)開展趨勢光電子產(chǎn)業(yè)是21世紀的支柱產(chǎn)業(yè)之一。國家開展委員會從2002年開始組織實施光電子產(chǎn)業(yè)化專項，擬分3年實施。光電子專項產(chǎn)業(yè)化目標是：①根據(jù)中國在光電子研究開發(fā)方面所具有的技術(shù)優(yōu)勢和資源特點，重點支持一批技術(shù)水平高、市場前景好的光電子產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，并盡量形成規(guī)模生產(chǎn)。②“十五〞期間初步形成具有知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的光電子產(chǎn)業(yè)體系。通過對中國已有技術(shù)和資源優(yōu)勢并在國際市場有競爭力的光電子產(chǎn)品的重點支持，力爭在“十五〞期間使國內(nèi)光電子產(chǎn)業(yè)能夠滿足國內(nèi)各行業(yè)的需要，并進入國際市場。③通過技術(shù)創(chuàng)新和工程建設(shè)的帶動，扶持光電子產(chǎn)業(yè)基地的形成。2002—2003年，專項支持重點有：社會需求根據(jù)前面對國內(nèi)外電子科學(xué)與技術(shù)行業(yè)的現(xiàn)狀和開展趨勢分析，美國、西歐、日本、韓國、臺灣地區(qū)的電子科